Dos decisiones determinan el éxito o fracaso de una soldadura de titanio: elegir el alambre de aporte ERTi adecuado para la calidad base y mantener el oxígeno fuera de la soldadura hasta que se haya enfriado. El titanio se suelda con alambre de aporte clasificado según AWS A5.16, donde cada número ERTi corresponde a una calidad base de titanio. Seleccione el material de aporte que corresponda a la base, o una calidad inferior para una soldadura más dúctil, y proteja el baño fundido y la soldadura durante el enfriamiento con gas inerte. Si se equivoca en cualquiera de los dos aspectos, la unión se fragiliza, independientemente de lo que indique la composición química del material de aporte en la bobina.
Haga corresponder el material de aporte con la calidad base
AWS A5.16 abarca varillas y electrodos de soldadura de titanio y aleaciones de titanio. La designación ERTi corresponde a la calidad base, por lo que la regla inicial es sencilla: haga corresponder el material de aporte con el metal que va a unir, o reduzca una calidad en resistencia para obtener ductilidad.
| Calidad base de titanio | Material de aporte AWS A5.16 típico | Notas |
|---|---|---|
| Grade 1 / Grade 2 (CP) | ERTi-1, ERTi-2 | Comercialmente puro, el más dúctil, el más fácil de soldar; para servicio corrosivo |
| Grade 3 (CP) | ERTi-2 o ERTi-3 | Un aporte de calidad inferior aumenta la ductilidad de la soldadura frente al correspondiente |
| Grade 7 (Ti-Pd) | ERTi-7 | Con paladio, para ácidos reductores y cloruros; usar el correspondiente para mantener el comportamiento frente a la corrosión |
| Grade 9 (Ti-3Al-2.5V) | ERTi-9 | Para tubo Grade 9 |
| Grade 12 (Ti-0.3Mo-0.8Ni) | ERTi-12 | Resistencia mejorada a la corrosión por resquicio |
| Grade 5 (Ti-6Al-4V) | ERTi-5, o ERTi-23 (ELI) | ERTi-5 es el correspondiente; se elige ERTi-23 ELI cuando importa la tenacidad de la soldadura |
La razón para usar un aporte inferior, eligiendo un aporte una calidad por debajo del material base, es que una soldadura y su zona afectada por el calor suelen ser menos tolerantes que el metal base, por lo que un aporte ligeramente más blando y dúctil resiste el agrietamiento. Para calidades resistentes a la corrosión como Grade 7, use un aporte correspondiente para que la soldadura mantenga el mismo comportamiento frente a la corrosión que el material base. Para Ti-6Al-4V, ERTi-5 es el aporte correspondiente, mientras que ERTi-23 (la calidad de intersticiales extrabajos) proporciona una soldadura más tenaz cuando la fatiga o la tenacidad a la fractura determinan el diseño. El aporte solo proporciona sus propiedades nominales si la soldadura se mantiene limpia, que es la segunda parte del trabajo.
Por qué las soldaduras de titanio necesitan protección total
El titanio no es reactivo a temperatura ambiente debido a su película de óxido, pero un baño de soldadura no está a temperatura ambiente. Por encima de aproximadamente 500 C el titanio absorbe oxígeno, nitrógeno e hidrógeno del aire, y esos intersticiales fragilizan la soldadura. La protección con argón del arco visible no es suficiente por sí sola; el baño, el lado de la raíz y la soldadura mientras se enfría deben protegerse.
| Punto de selección | Qué indica la guía |
|---|---|
| Protección de la antorcha | argón de calidad para soldadura, o una mezcla de argón y helio para mayor aporte térmico, que cubra el arco y el baño (clase AWS A5.32 SG-A o SG-He). |
| Purga posterior | gas inerte en el lado de la raíz, esencial para tubo y cualquier unión de penetración completa, para que la cara inferior no se oxide. |
| Protección de arrastre | una lente de gas o copa de arrastre que mantenga argón sobre la soldadura y la zona afectada por el calor hasta que el metal se haya enfriado por debajo de la temperatura a la que capta oxígeno. |
La metalurgia de la fragilización es el mismo mecanismo de capa alfa que se forma en superficies calientes de barra y pieza forjada; la información de fondo se encuentra en capa alfa en titanio.
Limpieza y manipulación del material de aporte
La mayoría de los defectos de soldadura del titanio se originan por contaminación, no por un problema de composición química del material de aporte. Los hidrocarburos, la humedad y la suciedad del taller se descomponen en el arco e introducen hidrógeno y carbono en la soldadura.
| Requisito de limpieza y manipulación |
|---|
| Desengrase la unión y el alambre de aporte con un disolvente limpio, y manipule ambos con guantes limpios sin pelusa, no con las manos desnudas. |
| Prepare el titanio con herramientas exclusivas, no con las utilizadas en acero, para evitar la captación de hierro. |
| Mantenga el extremo caliente de la varilla de aporte dentro de la protección de gas. Si la punta pierde su acabado brillante, se ha oxidado; córtela antes de continuar. |
| Almacene el alambre de aporte limpio y seco, en su embalaje marcado con la calidad, para que la aleación y la colada sigan siendo trazables. |
Interprete el color de la soldadura como control de calidad
El color que queda en una soldadura de titanio enfriada indica directamente la eficacia de su protección. El plateado brillante o el pajizo claro significa que la protección se mantuvo; el azul oscuro, gris o un polvo blanco significa que el oxígeno alcanzó el metal caliente y es probable que la unión esté fragilizada y deba rechazarse. La escala completa de colores y el significado de cada tonalidad se encuentra en color de soldadura de titanio y tonalidad térmica.
Beiyu suministra alambre de aporte de titanio en las calidades comunes: alambre de soldadura ERTi-7, alambre TIG de titanio, alambre MIG de titanio, general alambre de soldadura de titanio y alambre 6Al-4V ELI, con la calidad, la clasificación AWS y la colada trazables en el certificado de materiales. Para la selección de calidad, consulte la guía comparativa de calidades de titanio, y para información sobre soldadura consulte trabajo con Ti-6Al-4V. Envíe la calidad base, el diámetro y la cantidad con la Solicitud de oferta.
Preguntas frecuentes
¿Qué alambre de aporte uso para titanio Grade 2?
ERTi-2 corresponde al titanio comercialmente puro Grade 2. ERTi-1 puede utilizarse cuando se desea una soldadura más blanda y dúctil. Ambos mantienen el comportamiento frente a la corrosión del titanio CP.
¿Puedo soldar Grade 5 (Ti-6Al-4V) con ERTi-23?
Sí. ERTi-5 es el aporte correspondiente para Ti-6Al-4V; ERTi-23 es la versión de intersticiales extrabajos y proporciona una soldadura más tenaz y dúctil, por lo que se elige para uniones críticas a fatiga y exigentes.
¿Por qué mi soldadura de titanio se volvió azul o gris?
La soldadura en caliente absorbió oxígeno porque la protección fue incompleta. El azul, gris o blanco indican contaminación y fragilización, busque plateado brillante o amarillo paja claro, y añada purga posterior y una pantalla de arrastre.
¿Siempre necesito purga posterior?
Para tubo y cualquier soldadura de penetración completa, sí. El lado de la raíz alcanza la misma temperatura reactiva que la cara, por lo que, sin una purga posterior inerte, la parte inferior se oxida incluso si la parte superior parece limpia.
¿Argón o helio para titanio?
El argón para soldadura es la protección estándar. Una mezcla de argón y helio aporta calor para secciones más gruesas o velocidades de avance más altas. Ambos deben ser de calidad para soldadura, la prioridad es la cobertura completa del baño y de la soldadura durante el enfriamiento.
Qué queda por definir en el pedido tras elegir el material de aportación
Ajustar el material de aportación a la calidad del metal base resuelve la cuestión metalúrgica. El pedido aún debe indicar el diámetro con su tolerancia, cómo se suministra el alambre y qué incluye el certificado, y nada de ello se deduce de la correspondencia de calidades.
| Campo | Qué controla | Dónde corresponde |
|---|---|---|
| Diámetro con tolerancia | Comportamiento de alimentación a través de la antorcha o del alimentador | Indicados conjuntamente, no solo el diámetro |
| Forma de suministro | Tramos rectos cortados a longitud, rollo o bobina | Su propia línea en el pedido |
| Condición superficial | Limpieza en el arco, que determina la calidad de la soldadura | Indicada por separado del estado de suministro |
| Alcance de la información documentada | Qué figura en el certificado además de los resultados obligatorios | Indicado en el pedido |
Cómo se obtienen los valores de composición que sustentan la elección del material de aportación
| Qué se comunica | Método al que hace referencia la especificación |
|---|---|
| Oxígeno y nitrógeno | ASTM E1409 |
| Hidrógeno | ASTM E1447 |
| Carbono | ASTM E1941 |
| Composición de la aleación | ASTM E539 y ASTM E2371 |
Indicar un método aclara cómo se obtuvo un valor. No añade un ensayo que el pedido no solicitó. Beiyu suministra alambre de titanio para soldadura con un certificado de inspección 3.1 según EN 10204 y trazabilidad por número de colada.
Detalles de especificación con fuentes
La selección del material de aporte para titanio depende tanto de los valores de intersticiales como de los nombres de las calidades. El criterio para elegir ERTi-23 en lugar de ERTi-5 refleja la distinción del metal base, donde Grade 5 estándar tiene un límite máximo de oxígeno de 0,20 por ciento según ASTM B348 y la variante ELI se especifica con un intervalo de intersticiales más estricto; el menor oxígeno aporta ductilidad y tenacidad a la soldadura a cambio de una reducción moderada de resistencia. En cuanto al gas, AWS A5.32 clasifica los gases de protección citados en las notas de procedimiento de esta página, y su clase de argón para soldadura exige una pureza mínima de 99.997 por ciento; conviene escribir ese dato en el procedimiento de soldadura junto a la clasificación del material de aporte, porque los fallos de protección suelen ser problemas de pureza o cobertura, no de composición química del aporte.
Beiyu Titanium trefila en frío su alambre de soldadura y lo acaba brillante o decapado al ácido, suministrando alambre en rollos de 0.8 a 12 mm de diámetro y en carretes de 0.01 a 6.35 mm; el extremo más fino de ese intervalo se destina a trabajos TIG mecanizados y orbitales. La ficha de alambres de la fábrica relaciona cada calidad trefilada con su clasificación ERTi como lo hace la tabla anterior, incluido el detalle de que el alambre Grade 3 figura como ERTi-2, y una oferta de Beiyu indica conjuntamente la calidad base y la clase ERTi para que el material de aporte salga de la fábrica documentado respecto al metal que unirá.